[發(fā)明專利]溫度梯度可控的晶片前烘方法及其熱盤式前烘裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610047732.1
• 申請日: 2006-09-13
• 公開（公告）號: CN101144988A
• 公開（公告）日: 2008-03-19
• 發(fā)明（設計）人: 于海川;程金勝;張軍
• 申請（專利權）人: 沈陽芯源先進半導體技術有限公司
• 主分類號: G03F7/38
• 分類號: G03F7/38;H01L21/00
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

1.一種溫度梯度可控的晶片前烘方法，其特征在于：通過精確控制晶片在熱盤本體中位置的變化、跟蹤溫度場中不同溫度值，來控制晶片上膠膜的溫度梯度和變化過程，包括下列步驟：

①在熱盤溫度控制器上設定烘焙工藝要求相適應的溫度值，待熱盤盤面溫度達到該值并穩(wěn)定；在晶片高出熱盤盤面最小距離處的溫度值高于或等于晶片烘焙工藝要求的最高溫度值；

②頂針桿處于最高位即晶片為最低溫度時將晶片放入爐體內(nèi)，以頂針桿處于最高位處的溫度為前烘工藝起始溫度；然后開始前烘工藝過程；

③烘焙，采用接近式烘焙方式，在熱盤本體和上蓋之間形成溫度隨高度變化的溫度場；具體是：采用模糊控制理論，將用戶對前烘溫度的要求轉換為溫度與位置的曲線，將晶片溫度控制分為三個閉環(huán)控制步驟：

第一個閉環(huán)為熱盤的溫度閉環(huán)，它是晶片熱量的來源，由恒定的給定熱盤溫度與反饋的熱盤溫度檢測值作差，給晶片提供穩(wěn)定的溫度，作熱源；

第二個閉環(huán)為晶片的位置閉環(huán)，它通過反饋的晶片的位置檢測，由晶片的位置調節(jié)與控制，即將以熱盤溫度作熱源的晶片的溫度與前烘的時間的關系轉換為晶片溫度對晶片在熱盤中到達的位置的關系，來完成晶片在熱盤中到達的不同位置對應不同溫度的計算；

第三個閉環(huán)是晶片的溫度閉環(huán)，它由晶片溫度曲線給定，即通過接收來自用戶要求的晶片溫度與時間的前烘工藝參數(shù)，再以晶片離線實測溫度對位置的數(shù)據(jù)為反饋值，經(jīng)晶片溫度調節(jié)與控制的插補計算，即將晶片在熱盤中到達的溫度對位置的關系轉換為晶片在熱盤中到達的位置對時間的關系，最后通過所述位置對時間的曲線關系控制升降機構，以實現(xiàn)晶片膠膜溫度的實時控制；其中位置指熱盤本體離開晶片的高度；

④烘焙過程中的揮發(fā)物由頂蓋的抽風口排出，保證排風氣流恒定；

⑤烘焙過程結束后，在頂針桿處于最高位時將晶片從爐體中取出。

2.按照權利要求1所述方法，其特征在于：所述頂桿承載晶片上下運動的下極限位置是頂桿端頭不高出熱盤盤面；其上極限位置，即晶片所能到達的最高位，為晶片離開盤面大于等于50mm的距離，以適應較小的溫升速率。

3.按照權利要求1所述方法，其特征在于：當被烘晶片進入爐內(nèi)后先延時啟動前烘程序，待晶片溫度達到程序規(guī)定的起點溫度值時再開始前烘。

4.按照權利要求1所述方法，其特征在于：所述步驟①中晶片高出熱盤盤面最小距離處的溫度值高于或等于晶片烘焙工藝要求的最高溫度值；步驟③中：當熱盤穩(wěn)定在某一溫度值時，距離熱盤盤面高度不同，晶片溫度不同；熱盤中晶片頂桿端頭所在的承載晶片的平面，在升降機構上下運動的過程中始終與熱盤的盤面平行；使晶片在同一高度的水平面內(nèi)各點的溫度一致；熱盤自身的穩(wěn)定溫度即為晶片的最高溫度，其可調范圍為80℃～180℃；晶片位移控制精度高于與晶片前烘溫度精度，即晶片移動0.1mm的距離，其溫度差大于等于0.1℃；保持晶片升降速度和晶片的熱容量相適應，即晶片熱容量小時升降速度慢，在到達一個新位置后，待整個晶片溫度達到期望的溫度值后再移動到下一個高度。

5.一種按權利要求1所述方法所用的熱盤式前烘裝置，其特征在于包括：

一爐體，具有框架環(huán)繞的四壁，帶抽風口的上蓋，側壁設有晶片進出用的門；

一熱盤本體，安裝在爐體中；

一加熱器，設于熱盤本體中，與熱盤溫度控制器電連接；

一溫度檢測裝置，設于熱盤本體中，與熱盤溫度控制器電連接；

一晶片頂桿，設在熱盤本體上，具有垂直設置的針桿，用于支撐晶片，通過與熱盤本體相應位置處的穿孔與升降機構相連接；

一升降機構，包括絲桿、電機、編碼器和伺服驅動器，電機與伺服控制器相連，輸出軸裝有編碼器，經(jīng)絲杠接至針桿的底端，驅動頂桿承載著晶片上下運動。

6.按權利要求5所述方法所用的熱盤式前烘裝置，其特征在于：所述晶片頂桿的端頭所在平面與熱盤本體的盤面平行。

7.按權利要求5所述方法所用的熱盤式前烘裝置，其特征在于：所述溫度檢測裝置的測量探頭選擇半導體工藝測量用探頭；其探頭尺寸與欲烘焙的晶片的尺寸相同；每個測量探頭上的探點至少為5個。

8.按權利要求7所述方法所用的熱盤式前烘裝置，其特征在于：測量探頭放在晶片頂桿端頭所在平面的晶片上，并且使測量探頭整體處于熱盤本體中央，即測試探頭的圓心和熱盤本體的圓心同在一個垂直軸線上。